RU209991U1

RU209991U1 - DEVICE FOR SAMPLING LIQUIDS FROM A NON-PRESSURE PIPELINE SYSTEM

Info

Publication number: RU209991U1
Application number: RU2021131647U
Authority: RU
Inventors: Рамиль Мазхатович Мавлеев
Original assignee: Рамиль Мазхатович Мавлеев
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей и транспортирующей отрасли, а так же к другим отраслям промышленности, где применяют технологию и технику высокоточного отбора пробы жидкости из трубопровода. Устройство для отбора проб жидкости из безнапорной системы трубопровода включает последовательно соединенные пробозаборный элемент, клапанный узел с входным каналом для подачи жидкости через пробозаборный элемент и выходным каналом для подачи порции пробы в пробоприемную емкость, дозатор с подвижным поршнем и регулировочной втулкой для регулирования хода поршня и блок программного управления, при этом дополнительно содержит приводной механизм поршня, выполненный с возможностью принудительного приведения поршня в возвратно-поступательное движение для создания разреженной зоны в полости дозатора, дозатор выполнен с дренажным каналом для вытеснения воздуха из запоршневой зоны и указателем положения поршня в полости дозатора. Технический результат - упрощение и обеспечение надежности эксплуатации конструкции устройства отбора пробы из безнапорной системы трубопровода за счет создания зоны разрежения в дозаторе и исключения необходимости использования обводной линии с избыточным давлением. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the oil and gas production and transportation industries, as well as to other industries where the technology and technique of high-precision fluid sampling from a pipeline is used. A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system includes a sampling element connected in series, a valve assembly with an inlet channel for supplying liquid through the sampling element and an outlet channel for supplying a portion of the sample into the sample container, a dispenser with a movable piston and an adjusting sleeve for adjusting the piston stroke, and a block program control, while additionally contains a piston drive mechanism configured to force the piston into reciprocating motion to create a rarefied zone in the dispenser cavity, the dispenser is made with a drainage channel for displacing air from the piston area and a piston position indicator in the dispenser cavity. EFFECT: simplified and reliable operation of the design of a sampling device from a non-pressure pipeline system by creating a vacuum zone in the dispenser and eliminating the need to use a bypass line with excess pressure. 4 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей и транспортирующей отрасли, а так же к другим отраслям промышленности, где применяют технологию и технику высокоточного отбора пробы жидкости из трубопровода. Устройство позволит в автоматическом режиме с заданной частотой и в регулируемом объеме отбирать точечные пробы жидкости, протекающей по трубопроводу, где отсутствует избыточное давление или его значение ничтожно мало вследствие влияния гидравлического сопротивления трубопровода и его элементов. The utility model relates to the oil and gas production and transportation industries, as well as to other industries where the technology and technique of high-precision fluid sampling from a pipeline is used. The device will allow in automatic mode with a given frequency and in a controlled volume to take point samples of the liquid flowing through the pipeline, where there is no excess pressure or its value is negligible due to the influence of the hydraulic resistance of the pipeline and its elements.

Известны способ отбора пробы и устройство (патент на изобретение РФ №2206881, МПК G01N 1/10, опубл. 20.06.2003 г.), где осуществляют соединение трубопровода с автоматическим пробоотборником каналом (обводным трубопроводом). Точечные пробы отбирают из этого канала. Часть жидкости из канала периодически поступает в автоматический пробоотборник для обеспечения необходимой гидравлики на движущихся элементах (поршень дозатора) автоматического пробоотборника при его работе, а затем вытесняется из автоматического пробоотборника. Избыточное давление, обеспечивающее движение жидкости по каналу, создается при помощи диафрагмы.A sampling method and a device are known (patent for the invention of the Russian Federation No. 2206881, IPC G01N 1/10, publ. 06/20/2003), where a pipeline is connected to an automatic sampler by a channel (bypass pipeline). Spot samples are taken from this channel. Part of the liquid from the channel periodically enters the autosampler to provide the necessary hydraulics on the moving elements (dispenser piston) of the autosampler during its operation, and then is forced out of the autosampler. Excess pressure, which ensures the movement of fluid through the channel, is created using a diaphragm.

Недостатком приведенного изобретения является обязательное наличие насосов и диафрагмы, обеспечивающих избыточное давление в обводном трубопроводе, что соответственно влечет геометрически громоздкую конструкцию, затратную с точки зрения материалов и комплектующих для изготовления. К тому же применение диафрагмы в основном трубопроводе создает дополнительные гидравлические потери, которые создают дополнительную нагрузку на насосы, увеличивая энергозатраты и снижая их производительность, что автоматически увеличивает время перекачки, к примеру, на наливных установках нефти и нефтепродуктов на терминалах морских портов.The disadvantage of the above invention is the mandatory presence of pumps and diaphragms that provide excess pressure in the bypass pipeline, which accordingly entails a geometrically bulky design, costly in terms of materials and components for manufacturing. In addition, the use of a diaphragm in the main pipeline creates additional hydraulic losses, which create an additional load on the pumps, increasing energy costs and reducing their productivity, which automatically increases the pumping time, for example, at oil and oil products loading units at seaport terminals.

Известно устройство для отбора проб жидкости из трубопровода (патент на полезную модель РФ №124802, МПК G01N 1/10, опубл. 10.02.2013 г.), содержащее дозирующую камеру, выполненную с возможностью регулирования объема пробы и с установленным в ней подвижным поршнем, разделяющим упомянутую дозирующую камеру на дозирующую полость, сообщающуюся с впускной магистралью и с емкостью для сбора проб, и подпорную полость, сообщающуюся с впускной магистралью и выпускной магистралью, средства перераспределения потоков текучей среды и блок управления, отличающееся тем, что средствами перераспределения потоков текучей среды являются два трехходовых регулирующих устройства, одно из которых сообщает дозирующую полость дозирующей камеры с впускной магистралью и с емкостью для сбора проб, а второе - подпорную полость дозирующей камеры с впускной магистралью и с выпускной магистралью, при этом впускная магистраль сообщается с выпускной магистралью посредством дросселя, а емкость для сбора проб выполнена в виде герметичного поршневого гидроаккумулятора с подвижным поршнем, разделяющим полость упомянутой емкости для сбора проб на приемную гидравлическую и подпорную газовую полости.A device is known for sampling liquid from a pipeline (utility model patent of the Russian Federation No. 124802, IPC G01N 1/10, publ. separating said dosing chamber into a dosing cavity communicating with the inlet line and with the sample collection container, and a retaining cavity communicating with the inlet line and outlet line, means for redistributing fluid flows and a control unit, characterized in that the means for redistributing fluid flows are two three-way control devices, one of which communicates the dosing cavity of the dosing chamber with the inlet line and sample collection container, and the second - the retaining cavity of the dosing chamber with the inlet line and outlet line, while the inlet line communicates with the outlet line through a throttle, and sample collection container is made in in the form of a sealed piston hydraulic accumulator with a movable piston separating the cavity of the mentioned container for collecting samples into a receiving hydraulic and booster gas cavity.

Известна система отбора проб из трубопровода (патент на полезную модель РФ №31653, МПК G01N 1/10, опубл. 20.08.2003 г.), содержащая дозирующую камеру, выполненную с возможностью регулирования объема пробы, блок управления перераспределением потоков текучей среды и средство для создания вблизи дозирующей камеры участка впускной магистрали совмещенного с участком сливной магистрали, при этом дозирующая камера выполнена в виде корпуса с установленным в нем с возможностью заданного осевого перемещения поршнем и имеет в надпоршневой части отверстие для обеспечения подпорного давления на поршень, а в подпоршневой части отверстие для связи упомянутой камеры через впускную магистраль с магистралью трубопровода и через сливную магистраль с емкостью для сбора проб, при этом на впускной и сливной магистралях установлены соленоидные клапаны, электрически связанные с упомянутым блоком управления.A known system for sampling from a pipeline (utility model patent of the Russian Federation No. 31653, IPC G01N 1/10, publ. creation near the dosing chamber of an inlet line section combined with a section of the drain line, while the dosing chamber is made in the form of a housing with a piston installed in it with the possibility of a given axial movement and has an opening in the over-piston part to provide back pressure on the piston, and in the under-piston part, an opening for connection of the mentioned chamber through the inlet line with the pipeline line and through the drain line with the sample collection container, while solenoid valves are installed on the inlet and drain lines, electrically connected to the said control unit.

Недостатком вышеприведенных устройств является обязательное наличие избыточного давления в трубопроводе для поступления части жидкости в пробоотборник и приведение в движение поршневых частей пробоотборника, а в случае его отсутствия вынуждены создавать систему принудительной циркуляции с применением насосов и сопутствующих элементов трубопровода.The disadvantage of the above devices is the mandatory presence of excess pressure in the pipeline for the entry of a part of the liquid into the sampler and the actuation of the piston parts of the sampler, and in its absence, they are forced to create a forced circulation system using pumps and related pipeline elements.

Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства автоматизированного отбора объединенной пробы жидкости из безнапорной системы трубопровода.The objective of the claimed utility model is to create a device for automated selection of a combined fluid sample from a non-pressure pipeline system.

Техническим результатом является упрощение и обеспечение надежности эксплуатации конструкции устройства отбора пробы из безнапорной системы трубопровода за счет создания зоны разрежения в дозаторе и исключения необходимости использования обводной линии c созданием избыточного давления.The technical result is to simplify and ensure the reliability of operation of the design of the sampling device from a non-pressure pipeline system by creating a vacuum zone in the dispenser and eliminating the need to use a bypass line with the creation of excess pressure.

Технический результат достигается тем, что устройство для отбора проб жидкости из безнапорной системы трубопровода включает последовательно соединенные пробозаборный элемент, клапанный узел с входным каналом для подачи жидкости через пробозаборный элемент и выходным каналом для подачи порции пробы в пробоприемную емкость, дозатор с подвижным поршнем и регулировочной втулкой для регулирования хода поршня и блок программного управления, при этом дополнительно содержит приводной механизм поршня дозатора, выполненный с возможностью принудительного приведения поршня в возвратно-поступательное движение для создания разреженной зоны в полости дозатора, дозатор выполнен с дренажным каналом для вытеснения воздуха из запоршневой зоны и указателем положения поршня в полости дозатора. The technical result is achieved by the fact that the device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system includes a sampling element connected in series, a valve assembly with an inlet channel for supplying liquid through the sampling element and an outlet channel for supplying a portion of the sample into the sample container, a dispenser with a movable piston and an adjusting sleeve to regulate the piston stroke and a program control unit, furthermore it contains a drive mechanism of the dispenser piston, configured to force the piston into reciprocating motion to create a rarefied zone in the dispenser cavity, the dispenser is made with a drainage channel for displacing air from the piston area and a pointer piston position in the dispenser cavity.

Далее полезная модель поясняется следующим чертежом.The utility model is further explained in the following drawing.

Фиг. 1 - общий вид устройства в положении 1 и положении 2.Fig. 1 is a general view of the device in position 1 and position 2.

Устройство для отбора проб жидкости из безнапорной системы трубопровода содержит пробозаборный элемент 1, последовательно соединенные узел клапана 2 с входным каналом 3, соединенным с пробозаборным элементом 1, и выходным каналом 4, соединенным с пробоприемной емкостью 5, дозатор 6 с герметичным подвижным поршнем 7, дренажным каналом 8 и указателем 9 положения поршня в полости дозатора, приводной механизм 10 поршня 7 дозатора 6, регулировочную втулку 11 и блок программного управления 12 (фиг. 1).A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system contains a sampling element 1, a valve assembly 2 connected in series with an inlet channel 3 connected to the sampling element 1, and an outlet channel 4 connected to a sampling container 5, a dispenser 6 with a sealed movable piston 7, drainage channel 8 and indicator 9 of the position of the piston in the cavity of the dispenser, the drive mechanism 10 of the piston 7 of the dispenser 6, the adjusting sleeve 11 and the program control unit 12 (Fig. 1).

Пробозаборный элемент 1 расположен в поперечном сечении трубопровода и входным отверстием направлен навстречу потоку жидкости, через которое часть жидкости попадает в узел клапана 2.The sampling element 1 is located in the cross section of the pipeline and its inlet is directed towards the liquid flow, through which part of the liquid enters the valve assembly 2.

В узле клапана 2 производится переключение потока жидкости клапаном между входным каналом 3 для забора пробы из трубопровода и выходным каналом 4 для слива пробы в пробоприемную емкость 5. Клапан может быть выполнен с любым известным приводом, в том числе электрическим, пневматическим или гидравлическим.In the valve assembly 2, the fluid flow is switched by the valve between the inlet channel 3 for sampling from the pipeline and the outlet channel 4 for draining the sample into the sample container 5. The valve can be made with any known drive, including electric, pneumatic or hydraulic.

Дозатор 6 предназначен для дозированного отбора пробы. Поршень 7 дозатора 6 выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения для забора пробы из трубопровода (положение 1) и слива пробы в пробоприемную емкость 5 (положение 2). Дренажный канал 8 обеспечивает вытеснение воздуха из запоршневой зоны для движения поршня 7 без сопротивления. Герметичность поршня 7 обеспечивается герметизирующими прокладками. Целостность герметизирующих прокладок поршня 7 контролируется наличием потеков в дренажном канале 8.The dispenser 6 is designed for dosed sampling. The piston 7 of the dispenser 6 is made with the possibility of reciprocating motion for sampling from the pipeline (position 1) and draining the sample into the sample container 5 (position 2). The drainage channel 8 provides for the displacement of air from the piston area for the movement of the piston 7 without resistance. The tightness of the piston 7 is ensured by sealing gaskets. The integrity of the sealing gaskets of the piston 7 is controlled by the presence of leaks in the drainage channel 8.

Указатель 9 положения поршня в полости дозатора выполнен в виде удлиненного штока, свободно установленного внутри регулировочной втулки 11 и верхним концом выступающего за пределы регулировочной втулки 11. Нижний конец указателя 9 положения поршня находится в сопряжении с верхней поверхностью поршня 7 для возвратно-поступательного перемещения вместе с поршнем 7. Положение указателя 9 показывает положение поршня 7 в полости дозатора 6 и функционирование всего устройства.Piston position indicator 9 in the dispenser cavity is made in the form of an elongated rod, freely installed inside the adjusting sleeve 11 and with its upper end protruding beyond the adjusting sleeve 11. The lower end of the piston position indicator 9 is in mate with the upper surface of the piston 7 for reciprocating piston 7. The position of the pointer 9 shows the position of the piston 7 in the cavity of the dispenser 6 and the operation of the entire device.

Приводной механизм 10 поршня 7 дозатора 6 выполнен с возможностью перемещения поршня 7 дозатора 6 в положение 1 и положение 2, вытесняя из полости дозатора 6 отобранную точечную пробу жидкости через выходной канал 4 узла клапана 2 в пробоприемную емкость 5 для сбора объединенной пробы. В данном варианте реализации применяется электромагнитный приводной механизм 10 поршня 7 дозатора 6. В других вариантах реализации возможно применение электромеханического, пневматического или гидравлического привода.The drive mechanism 10 of the piston 7 of the dispenser 6 is configured to move the piston 7 of the dispenser 6 to position 1 and position 2, displacing the selected point liquid sample from the cavity of the dispenser 6 through the outlet channel 4 of the valve assembly 2 into the sample receiving container 5 to collect the combined sample. In this implementation, an electromagnetic drive mechanism 10 of the piston 7 of the dispenser 6 is used. In other implementations, it is possible to use an electromechanical, pneumatic or hydraulic drive.

Регулировочная втулка 11 выполнена с возможностью ограничения хода поршня 7 для регулирования объема точечной пробы.The adjusting sleeve 11 is configured to limit the stroke of the piston 7 to control the volume of the incremental sample.

Блок программного управления 12 предназначен для управления приводным механизмом 10 поршня 7 и приводом клапана. В блоке программного управления 12 задается интервал времени и количество циклов отбора точечной пробы.The program control unit 12 is designed to control the drive mechanism 10 of the piston 7 and the valve drive. In the program control unit 12, the time interval and the number of cycles of spot sampling are set.

Устройство изготавливается из материалов, стойких к коррозии и воздействию агрессивных сред, в том числе воздействию механических примесей в жидкостях. The device is made of materials resistant to corrosion and aggressive environments, including mechanical impurities in liquids.

Устройство для отбора проб жидкости из безнапорной системы трубопровода работает следующим образом. По сигналу от блока программного управления 12 для втягивания пробы приводной механизм 10 поршня 7 дозатора 6 перемещает поршень 7 в герметичной полости дозатора 6 и соответственно указатель 9 положения поршня в положение 1 и создает разреженную зону. При этом приводом клапана открывается входной канал 3 узла клапана 2 и жидкость, протекающая по трубопроводу, поступает в полость дозатора 6 через пробозаборный элемент 1 по закону неразрывности струи, стремясь заполнить все свободное пространство. По дренажному каналу 8 вытесняется воздух из запоршневой зоны, чтобы не создавать сопротивление для движения поршня. По второму сигналу от блока программного управления 12 закрывается входной канал 3 и открывается выходной канал 4 приводом клапана. Далее, приводной механизм 10 поршня 7 дозатора 6 перемещает поршень 7 дозатора 6 и соответственно указатель 9 положения поршня в положение 2, тем самым вытесняя из полости дозатора 6 отобранную точечную пробу жидкости через выходной канал 4 узла клапана 2 в пробоприемную емкость 5 для сбора объединенной пробы. Таким образом, описан один цикл отбора точечной пробы.A device for sampling fluid from a non-pressure pipeline system operates as follows. On a signal from the program control unit 12 to draw in the sample, the drive mechanism 10 of the piston 7 of the dispenser 6 moves the piston 7 in the sealed cavity of the dispenser 6 and, accordingly, the piston position indicator 9 to position 1 and creates a rarefied zone. In this case, the valve drive opens the inlet channel 3 of the valve assembly 2 and the liquid flowing through the pipeline enters the cavity of the dispenser 6 through the sampling element 1 according to the law of jet continuity, trying to fill all the free space. Through the drainage channel 8, air is displaced from the piston area so as not to create resistance to the movement of the piston. On the second signal from the program control unit 12, the input channel 3 is closed and the output channel 4 is opened by the valve actuator. Further, the drive mechanism 10 of the piston 7 of the dispenser 6 moves the piston 7 of the dispenser 6 and, accordingly, the indicator 9 of the piston position to position 2, thereby displacing the selected point liquid sample from the cavity of the dispenser 6 through the outlet channel 4 of the valve assembly 2 into the sample receiving container 5 to collect the combined sample . Thus, one cycle of spot sampling is described.

Преимущества заявляемого устройства:Advantages of the claimed device:

1. Повышение представительности объединённой пробы жидкости.1. Increasing the representativeness of the pooled liquid sample.

2. Нет необходимости в создании дополнительной обводной трубопроводной системы и ее оснащении энергозатратными насосами для создания избыточного давления в трубопроводе. 2. There is no need to create an additional bypass pipeline system and equip it with energy-consuming pumps to create excess pressure in the pipeline.

3. Исключение дополнительных гидравлических потерь при транспортировке жидкости по трубопроводу.3. Elimination of additional hydraulic losses during liquid transportation through the pipeline.

4. Возможность автоматического отбора пробы жидкости из имеющихся трубопроводных сетей, где нет возможности поддерживать избыточное давление насосами.4. Possibility of automatic fluid sampling from existing pipeline networks, where there is no way to maintain excess pressure with pumps.

5. Компактность устройства.5. Compactness of the device.

6. Замена ручного труда персонала.6. Replacement of manual labor of personnel.

7. Высокая экономическая эффективность ввиду снижения затрат на электроэнергию и затрат на сопутствующие трубопроводу комплектующие.7. High economic efficiency due to lower energy costs and the cost of accessories associated with the pipeline.

8. Широкая область применения от нефтедобычи и транспортировки нефтепродуктов до экологического контроля вредных выбросов промышленных предприятий.8. A wide range of applications from oil production and transportation of petroleum products to environmental control of harmful emissions from industrial enterprises.

Claims

1. A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system, including a sampling element connected in series, a valve assembly with an inlet channel for supplying liquid through the sampling element and an outlet channel for supplying a portion of the sample into the sample container, a dispenser with a movable piston and an adjusting sleeve for controlling the stroke piston, wherein the device is configured to interact with the control unit, characterized in that it contains a drive mechanism for the piston of the dispenser, made with the possibility of forcibly bringing the piston into reciprocating motion to create a rarefied zone in the cavity of the dispenser, while the dispenser is made with a drainage channel for displacement of air from the piston zone and a piston position indicator in the dispenser cavity.

2. A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system according to claim 1, characterized in that the valve drive is electric, pneumatic or hydraulic.

3. A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system according to claim 1, characterized in that the movable piston is made with sealing gaskets to create a rarefied zone in the dispenser cavity.

4. A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system according to claim 1, characterized in that the drive mechanism of the dosing piston is electromagnetic, electromechanical, pneumatic or hydraulic.

5. A device for sampling liquid from a non-pressure pipeline system according to claim 1, characterized in that the piston position indicator in the cavity of the dispenser is made in the form of an elongated rod, freely installed inside the adjusting sleeve and the upper end protruding beyond the adjusting sleeve, while the lower end the piston position indicator is in mate with the upper surface of the piston for reciprocating movement together with the piston.